火電廠熱工自動(dòng)控制應(yīng)用問(wèn)題與對(duì)策研究

李紅偉

國(guó)能廣投北海發(fā)電有限公司，廣西北海，536000

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，火電廠裝機(jī)配置結(jié)構(gòu)也發(fā)生了很大的變化，為進(jìn)一步提升火電廠生產(chǎn)效率和應(yīng)用效能，要積極踐行系統(tǒng)自動(dòng)化控制方案，發(fā)揮熱工自動(dòng)控制體系的優(yōu)勢(shì)作用，減少能源損耗和成本支出，維持火電廠長(zhǎng)足性發(fā)展。

1 熱工自動(dòng)化控制

1.1 定義

熱工自動(dòng)化控制是指不借助人工控制參與的基礎(chǔ)上，借助熱工儀表以及裝置系統(tǒng)完成火電廠發(fā)電機(jī)機(jī)組熱力參數(shù)調(diào)控工作。不僅能維持機(jī)組整體的安全性和穩(wěn)定性，還能落實(shí)較為科學(xué)合理的協(xié)調(diào)控制方案。若是從實(shí)際工作內(nèi)容方面對(duì)熱工自動(dòng)化控制工作予以分析，首先，熱工自動(dòng)化控制能實(shí)現(xiàn)儀器的自動(dòng)化檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)對(duì)壓力參數(shù)、溫度參數(shù)以及流量參數(shù)的檢測(cè)，將其作為可靠性數(shù)據(jù)資料。其次，實(shí)現(xiàn)儀器的自動(dòng)化控制，配合預(yù)先設(shè)定的程序有效實(shí)現(xiàn)調(diào)控，維持系統(tǒng)應(yīng)用的安全性。最后，實(shí)現(xiàn)儀器系統(tǒng)的自動(dòng)化報(bào)警，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患現(xiàn)象，一旦發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)出現(xiàn)異常就第一時(shí)間發(fā)出警報(bào)信息，從而維持應(yīng)用效能。

1.2 特點(diǎn)

一方面，熱工自動(dòng)化控制具有自動(dòng)化應(yīng)用特點(diǎn)，能建立較為穩(wěn)定的應(yīng)用環(huán)境，并配合自動(dòng)化處理工序維持運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性，保障應(yīng)用控制效果。另一方面，熱工自動(dòng)化控制系統(tǒng)具有協(xié)調(diào)化特點(diǎn)，并且能實(shí)現(xiàn)多元系統(tǒng)的融合，能在擴(kuò)大系統(tǒng)控制范圍的基礎(chǔ)上提高系統(tǒng)控制的時(shí)效性，建立健全可控化應(yīng)用管理模式，維持熱工自動(dòng)控制的基本水平[1]。

2 火電廠熱工自動(dòng)控制應(yīng)用現(xiàn)狀

火電廠熱工自動(dòng)化控制工作的發(fā)展是火電廠單元機(jī)組控制工作的重點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)過(guò)程的協(xié)同控制，從而維持自動(dòng)化控制應(yīng)用效能，盡可能建立自動(dòng)化協(xié)調(diào)和控制的管理模式，保證火電廠熱工自動(dòng)控制水平和產(chǎn)能效果的最優(yōu)化。

2.1 熱工自動(dòng)化DCS控制系統(tǒng)應(yīng)用

近幾年，DCS系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用為火電機(jī)組管理水平的優(yōu)化提供了良好的支持，在整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境中，DCS系統(tǒng)將局域網(wǎng)作為根本，配合計(jì)算及控制系統(tǒng)就能建立相應(yīng)的應(yīng)用控制單元，并維持單元機(jī)組熱工設(shè)備應(yīng)用的和諧性，實(shí)現(xiàn)集中化管理和分散控制協(xié)同的應(yīng)用體系，也能最大程度上提高火電廠設(shè)備數(shù)據(jù)采集和處理效能，維持良好的控制水平，為控制綜合效果的優(yōu)化予以支持。

2.1.1 DCS系統(tǒng)

DCS系統(tǒng)指的是分散控制系統(tǒng)，將微處理器作為處理系統(tǒng)應(yīng)用的核心，配合控制功能分散、顯示操作集中的管控模式，建立協(xié)調(diào)性較好的控制體系，主要采取的是多層分級(jí)、合作自治的應(yīng)用管理模式，被廣泛應(yīng)用在電力行業(yè)中，能打造較為和諧且可控的控制應(yīng)用模式。

一方面，DCS系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中，能實(shí)現(xiàn)儀表技術(shù)向數(shù)字化、智能化以及網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的目標(biāo)，并配合具體的應(yīng)用控制方案，就能建立過(guò)程優(yōu)化且信息集成的管理體系，維持綜合應(yīng)用效能。另一方面，系統(tǒng)架構(gòu)也向著FCS方向轉(zhuǎn)型，無(wú)論是從技術(shù)層面還是結(jié)構(gòu)應(yīng)用效能層面，系統(tǒng)都將更加集成化和科學(xué)化，并保證資源管理的精度滿足應(yīng)用預(yù)期，能最大程度上避免應(yīng)用不當(dāng)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量產(chǎn)生影響，維持良好的控制設(shè)備和軟資源應(yīng)用效果。

2.1.2 具體內(nèi)容

在熱工自動(dòng)化控制系統(tǒng)中應(yīng)用DCS系統(tǒng)，能有效順應(yīng)自動(dòng)化控制的基本需求，建立完整的應(yīng)用運(yùn)行管理平臺(tái)，保證發(fā)展和應(yīng)用效能都能得到優(yōu)化，在技術(shù)升級(jí)的同時(shí)，維持系統(tǒng)之間相互協(xié)調(diào)和相互兼容的效果。

第一，DCS系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中，要將火電廠單元機(jī)組作為主要研究對(duì)象，基于機(jī)組應(yīng)用要求建立一體化控制模式，有效減少熱工信號(hào)傳遞的難度，減少事故發(fā)生的概率，并且建立相應(yīng)的控制模式和應(yīng)用體系，也能減少使用設(shè)備的用量，最大程度上規(guī)避了生產(chǎn)成本和維修成本，維持火電廠熱工自動(dòng)控制應(yīng)用的整體效果。

第二，DCS系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，要借助微處理芯片，建立以分散系統(tǒng)為根本的控制模式，以適應(yīng)分散控制對(duì)象，維持應(yīng)用的獨(dú)立性和安全性。也就是說(shuō)，當(dāng)部分芯片出現(xiàn)故障后，不會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的常規(guī)化運(yùn)行產(chǎn)生影響，保證控制效果和應(yīng)用效能[2]。

第三，在應(yīng)用DCS系統(tǒng)的過(guò)程中，能建立以火電廠設(shè)備系統(tǒng)為基準(zhǔn)的應(yīng)用體系，并且能及時(shí)完成實(shí)時(shí)性信息和歷史信息數(shù)據(jù)的管理，維持檢測(cè)的及時(shí)性和規(guī)范性，配合相應(yīng)的算法預(yù)測(cè)設(shè)備系統(tǒng)的運(yùn)行趨勢(shì)，保證相應(yīng)處理工序和控制工作能及時(shí)落實(shí)。

第四，在應(yīng)用DCS系統(tǒng)的過(guò)程中，要結(jié)合系統(tǒng)應(yīng)用要求和標(biāo)準(zhǔn)落實(shí)具體工作，較為常見(jiàn)的DCS系統(tǒng)分為層次分布型和水平分布型，要結(jié)合實(shí)際應(yīng)用情況優(yōu)選相匹配的應(yīng)用運(yùn)行模式，確保系統(tǒng)能更好地應(yīng)對(duì)相關(guān)工作任務(wù)，從而減少系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生的影響。若是子系統(tǒng)出現(xiàn)故障，控制系統(tǒng)能結(jié)合整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境的要求和標(biāo)準(zhǔn)，建立相應(yīng)的系統(tǒng)約束機(jī)制，以保證其他子系統(tǒng)之間依舊能進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)交換和處理，保證自律可控性和自律可協(xié)調(diào)性，避免系統(tǒng)故障產(chǎn)生的影響和經(jīng)濟(jì)損失，也為設(shè)備運(yùn)行效率的優(yōu)化予以保障。

綜上所述，火電廠熱工自動(dòng)化控制應(yīng)用環(huán)境中，要結(jié)合實(shí)際應(yīng)用要求優(yōu)選DCS控制系統(tǒng)，建立相匹配的系統(tǒng)管理模式，確保系統(tǒng)應(yīng)用效果最優(yōu)化，減少不必要的運(yùn)行問(wèn)題，為系統(tǒng)拓展功能和資源范圍予以支持，也為火電廠生產(chǎn)提供更為廣闊的空間，滿足經(jīng)濟(jì)效益和安全環(huán)保效益的和諧統(tǒng)一[3]。

2.2 熱工儀表應(yīng)用

對(duì)于火電廠而言，熱工儀表是非常關(guān)鍵的設(shè)備之一，能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性信息的采集和匯總整理，保證火電廠熱工自動(dòng)化工作能按照規(guī)范要求有序開(kāi)展，減少數(shù)據(jù)信息遺漏對(duì)后續(xù)應(yīng)用效能產(chǎn)生的影響。而在DCS系統(tǒng)全面發(fā)展和應(yīng)用的基礎(chǔ)上，熱工儀表也從傳統(tǒng)的機(jī)械式儀表轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄苄蜋z控統(tǒng)籌儀表設(shè)備，不僅能對(duì)設(shè)備運(yùn)行溫度參數(shù)、壓力參數(shù)、流量參數(shù)以及液位參數(shù)等進(jìn)行實(shí)時(shí)性測(cè)定，還能建立自動(dòng)運(yùn)算控制模式，打造更加安全規(guī)范的系統(tǒng)應(yīng)用管理結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化、困難的任務(wù)便捷化。

另外，在熱工儀表應(yīng)用發(fā)展進(jìn)程中，DCS系統(tǒng)能輔助整個(gè)應(yīng)用體系進(jìn)行數(shù)據(jù)的檢測(cè)和處理結(jié)果的管理，并將獲取的信息直接傳遞到自動(dòng)控制系統(tǒng)中，以便于系統(tǒng)與其他設(shè)備之間能建立更加直觀的運(yùn)算控制關(guān)系。首先，基于DCS系統(tǒng)的火電廠熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)能建立精準(zhǔn)管控模式，結(jié)合系統(tǒng)的功能特性，建立相匹配的功能分析模塊，并有效評(píng)估功能范圍和應(yīng)用系統(tǒng)范圍內(nèi)的功能內(nèi)容，保證管控管理的精準(zhǔn)性，避免管理不到位對(duì)后續(xù)應(yīng)用產(chǎn)生的影響。其次，基于DCS系統(tǒng)的火電廠熱工自動(dòng)控制模式還能減少能耗的損失，建立更加匹配能源管理要求的控制機(jī)制，并最大程度上減少能耗的損失，有效維持能耗控制效果，為系統(tǒng)后續(xù)應(yīng)用水平的提升予以支持[4]。

除此之外，熱工儀表也向著數(shù)字化、智能化的方向發(fā)展，結(jié)合技術(shù)要求將呈現(xiàn)出更加多元的控制趨勢(shì)，減少測(cè)量難度的基礎(chǔ)上優(yōu)化測(cè)量精度，并全面拓寬適用性，建立基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的應(yīng)用平臺(tái)，有效減少電纜的數(shù)量，避免長(zhǎng)線路傳輸過(guò)程對(duì)傳輸質(zhì)量產(chǎn)生的影響，規(guī)避干擾和衰減造成的信息中斷、信息源丟失等問(wèn)題，建立更加快速且準(zhǔn)確的消除管理系統(tǒng)，并滿足熱工自動(dòng)化應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)和運(yùn)行規(guī)范，從而實(shí)現(xiàn)統(tǒng)籌化管理。

3 火電廠熱工自動(dòng)控制應(yīng)用發(fā)展

在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的時(shí)代背景下，多元化技術(shù)手段融合在火電廠熱工自動(dòng)化控制工作中，將推進(jìn)相關(guān)工作的進(jìn)一步發(fā)展，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)籌管理目標(biāo)的基礎(chǔ)上，保證自動(dòng)控制工作更加可靠和安全，維持良好的應(yīng)用效能，也為技術(shù)升級(jí)提供良好的支持[5]。

3.1 自律分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

依據(jù)熱工自動(dòng)化控制的應(yīng)用情況可知，控制系統(tǒng)在技術(shù)支持下將向著自律分布式系統(tǒng)方向轉(zhuǎn)型，相較于目前系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，自律分布式系統(tǒng)能建立更加可靠和協(xié)調(diào)的應(yīng)用模式，最大程度上提高應(yīng)用效能，能實(shí)現(xiàn)上位系統(tǒng)和下位系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制，保證調(diào)節(jié)的及時(shí)性和規(guī)范性。與此同時(shí)，自律分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)還能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)范圍的合理性擴(kuò)充，在故障狀態(tài)下進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集整理，以便于能形成相互控制的管理模式?；诖?，自律分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展前景和價(jià)值，能更好地搭建科學(xué)規(guī)范的應(yīng)用平臺(tái)，保證系統(tǒng)的運(yùn)行效率和設(shè)備安全性都能滿足預(yù)期。

3.2 過(guò)程控制儀表

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，DCS系統(tǒng)的多元升級(jí)受到了廣泛關(guān)注，對(duì)于發(fā)電組而言，DCS系統(tǒng)的升級(jí)處理是維持能源供給和管控的重要環(huán)節(jié)，因此，結(jié)合系統(tǒng)應(yīng)用情況，系統(tǒng)已經(jīng)逐漸替代了常規(guī)化檢測(cè)儀器儀表的應(yīng)用，配合FB技術(shù)就能建立更加完整的應(yīng)用系統(tǒng)管理框架[6]。

一方面，F(xiàn)B技術(shù)能支持相應(yīng)的功能處理過(guò)程，變送器和執(zhí)行器也被廣泛應(yīng)用在火電廠發(fā)電機(jī)組運(yùn)行管理環(huán)境中，搭建可控化和應(yīng)用效能較好的控制平臺(tái)，以保證統(tǒng)籌管理效果的最優(yōu)化。與此同時(shí)，儀器設(shè)備的應(yīng)用還能為系統(tǒng)運(yùn)行提供良好的保障機(jī)制。

另一方面，F(xiàn)B技術(shù)還能建立及時(shí)性的故障分析模式，配合系統(tǒng)應(yīng)用要求保證故障識(shí)別、故障分析等工作都能更加合理，為系統(tǒng)統(tǒng)籌應(yīng)用創(chuàng)設(shè)安全和規(guī)范的運(yùn)行環(huán)境，保證控制儀表應(yīng)用效果的最優(yōu)化，也為火電廠熱工自動(dòng)化控制可靠性的提高予以支持[7]。

3.3 EIC綜合技術(shù)

EIC綜合控制系統(tǒng)是將電氣控制（Electric）、儀表控制（Instrumentation）和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（Computer）融合在一起的應(yīng)用控制模式，配合獨(dú)立系統(tǒng)完成統(tǒng)籌控制，在保證控制方法相互獨(dú)立的同時(shí)還能建立協(xié)同化應(yīng)用體系。結(jié)合火電廠熱工自動(dòng)化控制應(yīng)用的具體需求，能建立協(xié)同管理的應(yīng)用平臺(tái)，保證綜合化控制內(nèi)容和管理模式都能發(fā)揮實(shí)效性價(jià)值，維持對(duì)應(yīng)模塊應(yīng)用效能的基礎(chǔ)上，將運(yùn)算模式、計(jì)算管理模式以及控制網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模式融合在一起，保證熱工自動(dòng)化控制工作可靠性和科學(xué)性得以優(yōu)化?；诖耍谖磥?lái)火電廠熱工自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)用運(yùn)行管理工作中，將進(jìn)一步推進(jìn)EIC控制系統(tǒng)的融合效果，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善和優(yōu)化相關(guān)設(shè)備，為火電廠發(fā)電機(jī)組運(yùn)行水平的提升奠定基礎(chǔ)。

4 火電廠熱工自動(dòng)化控制優(yōu)化建議

4.1 制定長(zhǎng)期規(guī)劃

為了進(jìn)一步推動(dòng)火電廠熱工自動(dòng)化控制工作的全面發(fā)展和進(jìn)步，要積極落實(shí)規(guī)劃管理機(jī)制，確保長(zhǎng)期規(guī)劃內(nèi)容都能落實(shí)到位。也就是說(shuō)，要將自動(dòng)化控制技術(shù)作為核心，并圍繞核心需求打造更加多元的控制模式，實(shí)現(xiàn)新技術(shù)、新設(shè)備的統(tǒng)籌應(yīng)用，保證控制邏輯優(yōu)化目標(biāo)得以達(dá)成，從而最大程度上優(yōu)化資金管理效果，保證自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用效能的全面進(jìn)步。

另外，在火電廠熱工自動(dòng)化控制工作中，也要落實(shí)精細(xì)化分析和長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展規(guī)劃并行的管理模式，確保能對(duì)相關(guān)工作細(xì)節(jié)予以監(jiān)督。一方面，要聚焦工藝系統(tǒng)，保證相關(guān)系統(tǒng)化控制工作都能落實(shí)到位，并結(jié)合控制細(xì)則開(kāi)展升級(jí)管理工藝，維持熱工自動(dòng)化長(zhǎng)期規(guī)劃管理的實(shí)效性，并建立對(duì)應(yīng)的監(jiān)督控制模式。另一方面，要對(duì)控制邏輯進(jìn)行優(yōu)化改造，打造可控性較好且穩(wěn)定的應(yīng)用體系，并維持良好的管控效能，滿足火電廠的實(shí)時(shí)性發(fā)展需求，規(guī)避應(yīng)用控制不當(dāng)產(chǎn)生的影響。

除此之外，要充分關(guān)注熱工自動(dòng)化控制技術(shù)長(zhǎng)期規(guī)劃內(nèi)容的規(guī)范性，并且保證規(guī)劃發(fā)展結(jié)構(gòu)滿足火電廠的實(shí)際需求，從而真正意義上順應(yīng)市場(chǎng)發(fā)展動(dòng)態(tài)。

4.2 堅(jiān)持可持續(xù)性技術(shù)改造

在熱工自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用升級(jí)方案中，要結(jié)合火電廠熱工自動(dòng)化控制的標(biāo)準(zhǔn)和要求，全面分析具體改造內(nèi)容，秉持可靠性原則，確保改造工作能順利開(kāi)展。

首先，要落實(shí)“統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)、相互兼容、相互協(xié)調(diào)”的應(yīng)用約束機(jī)制，并且，全面維持熱工自動(dòng)化控制技術(shù)的運(yùn)行效能，確保技術(shù)得以合理化普及，且能充分滿足熱工自動(dòng)化控制標(biāo)準(zhǔn)和要求，維持良好的改造效能。

其次，要積極推進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)發(fā)展進(jìn)程，配合現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備連接處理機(jī)制，在減少人員和物料投資成本的同時(shí)，提高資源的利用率，從而進(jìn)一步控制火電廠熱工自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用精度和響應(yīng)速度，為推進(jìn)生產(chǎn)力發(fā)展提供保障。

最后，要明確熱工自動(dòng)化技術(shù)改造的目標(biāo)，無(wú)需建立大范圍改造規(guī)劃，而是在階段性應(yīng)用控制范圍內(nèi)，確保調(diào)控結(jié)構(gòu)的合理性和規(guī)范性即可。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在火電廠日常管理工作中，熱工自動(dòng)化控制系統(tǒng)具有重要的應(yīng)用價(jià)值，在智能化、高速化發(fā)展的背景下，要積極整合一體化應(yīng)用控制模式，發(fā)揮自動(dòng)控制的可靠性優(yōu)勢(shì)作用，將生產(chǎn)過(guò)程智能檢測(cè)、故障診斷管理等予以升級(jí)，更好地維持良好的資源應(yīng)用平衡，提高火電廠常規(guī)化管理水平，促進(jìn)火電廠可持續(xù)健康發(fā)展。